mars science laboratory Archive

Neuer wissbegieriger Bewohner für den Mars – Curiosity

Posted on 5. August 201223. August 2016 by Arne

Morgen ist es soweit, der Mars bekommt einen neuen wissbegierigen Bewohner: NASA’s neuen Mars-Rover Curiosity.

/images/blog/curiosity.jpg — Mars-Rover Curiosity

Die aktuelle Mars-Mission Mars Science Laboratory (MSL) und ihr Curiosity-Rover treten ein großes Erbe an, die Vorgänger-Mission um die Rover Opportunity und Spirit hat sämtliche Erwartungen übertroffen und ihre geplante Missionszeit pulverisiert.

Das ist besonders aufgrund der widrigen Umstände von Marsmissionen imposant. Eine der großen Schwierigkeit der Mars-Missionen ist die große Entfernung zwischen Kontrollzentrum und den Robotern, die eine Verzögerung der Kommunikation von mehreren Minuten bedingt. Die Roboter müssen daher über einen hohen Grad an Autonomie verfügen, um über eine gewisse Zeitspanne den grob vorgegebenen Zielen selbstständig folgen zu können; und das in einer in großen Teilen noch unbekannten und unwirtlichen Umgebung. Die Leistung der Rover ist also kaum hoch genug einzuschätzen.

Eines der spannendsten und anforderndsten Teile der jetzt (an)laufenden Mission dürften allerdings bereits die ersten Minuten nach Eintritt sein:

Curiosity's Seven Minutes of Terror

Wie Ingenieur Adam Stelzner zu Anfang des Videos zurecht sagt: Die Pläne zur Landung des Rovers sehen absolut verrückt aus. Curiosity’s Seven Minutes of Terror (Curiosity’s schreckliche sieben Minuten) nennen die Ingenieure die Tatsache, dass die Landung sieben Minuten dauert, die Information darüber allerdings erst vierzehn Minuten auf der Erde eintrifft. Wenn das Kontrollzentrum das Signal über Eintritt in die Atmosphäre erhält, ist der Rover also entweder bereits heile auf dem Mars gelandet, oder schon seit sieben Minuten auf dem Mars zerschellt. Die komplizierte Landung wird notwendig aufgrund der Größe des neuen Rovers (siehe Größenvergleich rechts).

/images/blog/curiosity-size.jpg — Größenvergleich der Mars-Rover

Es wird also spannend, morgen früh ab ca. 7 Uhr mitteleuropäischer Zeit. Nicht nur wegen der besonders komplizierten Landung, die Erfolgsbilanz der bisherigen Marsmissionen ist mit nur 15 geglückten von 39 Marsmissionen ohnehin nicht so gut. ¹

Gut verfolgen lässt sich der Missionsverlauf einerseits über die offiziellen Seiten wie zum Beispiel die zur Mission Mars Science Laboratory der NASA. Aber auch die deutschsprachige Wikipedia hat einen tollen Artikel mit fantastischen Bildern und Illustrationen und das Jet Propulsion Laboratory der NASA teilt schon seit Tagen faszinierende Informationen, Bilder und Videos bei Facebook in Vorbereitung des Finals.

„Spirit Remains Silent at Troy“

Posted on 14. Juni 201124. Januar 2020 by Arne

Knapp 30 Kilometer hat der Mars-Rover Spirit auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt. Über sechs Jahre lang ist er aktiv gewesen, hat neue Felsformationen und Krater erkundet und unzählige neue Daten für die Forscher der NASA und aller Welt zu liefern. Ende Mai hat die NASA einen letzten erfolglosen Versuch unternommen, Kontakt mit dem Roboter aufzunehmen und hat am 25. Mai 2011 den Mars-Rover Spirit aufgegeben.

/images/blog/rover_spirit_sandkasten.jpg — Test-Sandkasten der JPL

Spirit hatte sich bereits im April 2009 im Sand so sehr festgefahrenen, dass er sich nicht mehr herausfahren ließ. Unter der Kampagne Free Spirit versuchte das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, der Betreiber der Mars-Rover, öffentlichkeitswirksam den Mars-Rover wieder loszufahren. In Laboren auf der Erde wurde eine exakte Kopie der Stelle nachgebaut, an der Spirit feststeht und mit einem Roboter-Double zahlreiche Manöver nachgestellt. Als dies auch bis Anfang 2010 keine Früchte trug beschloss man, den Rover fortan an stationäre Forschungsbasis zu verwenden. Dazu musste man ihn im festgefahrenen Sand noch derart bewegen, dass die Sonnensegel möglichst gut zur Sonne stehen, damit der Rover im damals kommenden marsianischen Winter genug Energie behielt, um die empfindliche Elektronik zu heizen.

Leider waren auch diese Versuche nicht erfolgreich. Wie die Statusmeldungen im Missionslogbuch der NASA zeigen, blieben jegliche Kontaktversuche über die letzten Monate erfolglos: Spirit Remains Silent at Troy.

Trotz des Missionsendes kann man die Leistung der NASA-Ingenieure nicht hoch genug schätzen. Erstens, da das Geschwistergefährt Opportunity weiter munter unterwegs ist, Daten sammelt und erst anfang diesen Monats, am 1. Juni, den wichtigen Meilenstein von 30 gefahrenen Kilometern eingerissen hat. Und zweitens aufgrund der unglaublichen Leistung, einen Roboter in einer realen Umgebung, außerhalb von Laboren und in diesem Fall sogar noch in einem weitgehend neuen und unerforschten Umgebung, über sechs Jahre semi-autonom zu betreiben.

Wer selbst mit Robotern arbeitet weiß, dass es selbst unter Laborbedingungen unendlich mühsam ist, eine kleine Demonstration des Roboters über wenige Minuten robust, stabil und reproduzierbar laufen zu lassen. Im Falle des Mars-Rovers ist diese Aufgabe in mehrere Größenordnungen schwieriger:

Die angepeilte Zeitspanne von 90 Tagen Laufzeit ist ungeheuer lang. Die tatsächliche Laufzeit von sechs Jahren (und wer weiß, wie lange Opportunity noch durchhält) ist unglaublich.
Der Roboter bewegt sich in der echten Welt, nicht unter Laborbedingungen. Das bedeutet widrige, unbekannte und sich verändernde Bedingungen. Hindernisse, die umfahren werden müssen, neue Situationen, auf die neu eingegangen werden muss, usw.
Nicht nur die unbekannten, selbst die gut bekannten Bedingungen des Mars sind widrig genug, um einem Robotiker die Schweißperlen auf die Stirn zu treiben:
Extrem schwankende Temperaturen, Sandstürme, herumliegende Felsbrocken, wechselnde Bodenbeschaffenheit und wechselndes Terrain.
usw. …

Insgesamt haben JPL und die NASA mit dieser Mission gezeigt, warum sie nach wie vor Weltspitze in der Raumfahrt sind und dass sie durchaus mit den Millarden Forschungsgeldern etwas anzufangen wissen.

Bye, bye, Spirit!

Robotik 2010

Posted on 23. Januar 201123. Januar 2011 by Arne

Zugegeben, für einen „Frohes neues Jahr“ und „Das war die Robotik 2010“-Blogeintrag ist es schon etwas zu spät. Aber ich dachte, ich sehe trotzdem mal durch die hiesigen Blogeinträge des vergangenen Jahres und überlege, was in der Robotik im vergangenen Jahr besonders erwähnenswert war.

Im Januar begann das Jahr mit einem großen Wurf der californischen Robotikschmiede Willow Garage, die die Version 1.0 ihres Open-Source-Betriebssystems für Roboter ROS veröffentlichte. ROS ist mittlerweile in der Robotik-Szene voll angekommen und viele Institute machen sich mittlerweile die Tatsache zunutze, dass sie mit ROS ein offenes System mit einer Vielzahl gut gewarteter State-of-the-Art -Standardkomponenten erhalten und sich mehr auf die Integration, sondern vielmehr auf konkrete Forschungsfragen konzentrieren können. Im gleichen Monat beschloss das Jet Propulsion Laboratory der NASA, dass der Mars-Rover Spirit erst einmal nicht weiterkommt und deshalb winterfest gemacht werden soll.

Im Februar hat mich vor allem eine realistische Hand-Prothese namens BeBionic beeindruckt, die in Videos fast menschlich aussieht. Im März habe ich meine Stelle am CoR-Lab angetreten und im April zeigte Willow Garage mit dem Wäsche-faltenen Roboter ein ersten von mehreren Videos, in denen Roboter PR2 in mal mehr und mal weniger sinnvollen Anwendungen zu sehen ist. Im Mai traute die Roboter-Lady iFairy ein japanisches Paar und im Juni haben sich auf der spannenden Automatica-Messe neben der Industrie auch die Robotik-Institute dieses Landes vorgestellt.

Im Juli hatte ich das Vergnügen, auf der Summerschool über mehrere Tage den iCub live und aktiv kennenzulernen, dessen neue Beine ich später auch noch vorgestellt habe.

Der August zeigte uns den unheimlichen Telenoid R1 und im November und Dezember hat zum Jahresende die Ingenieurskunst noch einmal gezeigt, was sich mit cleveren Ideen bauen lässt: sowohl der Universal Jamming Gripper mit Kaffeepulver als auch der zu Recht mit dem Zukunftspreis ausgezeichnete Rüssel von Festo bestachen durch ihr einfaches aber brillantes Konzept. (Hört sich irgendwie nach einem Satz aus einem Prospekt an, ist aber ernst gemeint) Und über das, was Microsoft Kinect seit Dezember mit der Robotiklandschaft anstellt, werde ich hofffentlich auch bald schreiben. Der Blogeintrag fliegt hier schon halb geschrieben herum, bis ich damit fertig bin, müssen aber ein paar Videos ausreichen, die ich hier immer mal wieder einstelle.

Insgesamt haben wir in 2010 eine Robotik-Landschaft gesehen, die immernoch viel experimentiert und zum Teil verrückten, neuen Ideen nachgeht. Gleichzeitig lässt sich aber auch beobachten, dass die Robotik auch abseits der typischen Industrierobotik beginnt, ernsthafte Lösungen für Probleme zu präsentieren, die bisher nicht lösbar waren und zum Teil nicht einmal ernsthaft lösbar schienen. Einige Themen und Blogbeiträge sind 2010 bei mir leider aus Zeitmangel unbeschrieben liegengeblieben. Aber es kommen immer weiter neue Themen und 2011 geht es sicher ebenso spannend weiter wie 2010 aufgehört hat.

Das Antriebssystem des europäischen Marsrovers

Posted on 26. August 201026. August 2010 by Arne

Raumfahrer.net fragt bei der ESA, der Europäischen Weltraumorganisation, und der Planetaren Explorationsgruppe im Institut für Robotik und Mechatronik im DLR nach, was die Europäer bei ihrer Version des Marsrovers besser machen als die NASA: Das Antriebssystem des ExoMars-Rovers.

[Linkdump] Ein-Mann-Senkrechtstarter und aufmerksame Bodenbeläge

Posted on 5. Februar 20105. Februar 2010 by Arne

So, bevor ich mich übers Wochenende verabschiede, noch ein paar Links, die sich hier angesammelt haben. Ein Ein-Mann-Senkrechtsrarter der NASA, Internet für Roboter, aufmerksame Bodenbeläge und mehr …

Ein-Mann-SenkrechtstarterDie NASA hat Pläne für einen elektrisch betriebenen Ein-Mann-Senkrechtstarter namens Puffin (Papageitaucher). Beeindruckend sind die angegebenen Kennzahlen: Die Flughöhe ist – begrenzt durch den Akku – mit maximal 9100 Meter angegeben, die Reichweite mit 80 Kilometern bei beachtlichen 240 Stundenkilometern.NASA entwickelt Ein-Mann-Senkrechtstarter(heise online, Malte Kanter, 31. Januar 2010)SchreitroboterForscher aus Göttingen haben einen sechsbeinigen Roboter entwickelt, der das Laufen lernen und automatisch an seine Umgebung anpassen soll. So soll er zum Beispiel lernen, bei Steigung langsamer und mit kleineren Schritten zu laufen als im offenen Geländer. „Die Forscher modellieren das Herzstück der Gangsteuerung, eine Art neuronalen Schaltkreis, nämlich mit den Mitteln der nichtlinearen Dynamik.“Roboter-Nervensystem mit Chaos-Steuerung(Telepolis, Matthias Gräbner, 24. Januar 2010)Maschinelles LernenDie Eindhoven University of Technology hat in Kooperation mit sechs anderen europäischen Instituten ein europäisches Forschungsprojekt an Land gezogen, das ein World Wide Web for Robots entwickeln soll, das Robotern eine weltweite Wissensbasis zum Austausch von Erfahrungen und gelernten Aktionen bieten soll.Robots worldwide will learn from each other (englisch)(TU Eindhoven, 13. Januar 2010)Assistenzsysteme„Notruftechnik, die von selbst Hilfe holt, Bodenbeläge, die gefährliche Stürze erkennen und melden, oder Roboter, die das Frühstück ans Bett bringen – intelligente Assistenzsysteme bieten älteren Menschen die Chance auf ein sicheres Leben zu Hause.“ Forschung zu Assistenzsystemen im Dienste des älteren Menschen, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.Forschungsministerium baut Förderung für Roboter-Assistenzsysteme aus(MaschinenMarkt, Stéphane Itasse, 2. Februar 2010)Humanoide RobotikNasa und General Motors haben einen humanoiden Roboter für den Einsatz im Weltraum entwickelt. „Er hat einen Torso und zwei Arme, […] sitzt auf einem festen Ständer. Laufen kann der R2 also nicht.“ Der Einsatz im Weltraum ist anhand der gerade erfolgten Absage einer weiteren bemannten Mondmission fraglich, General Motors will den R2 aber ohnehin auch in seinen Werkshallen einsetzen.Robonaut 2 – Roboter für die Fabrik und das Weltall(Golem, Werner Pluta, 5. Februar 2010)

Hinweise zu lesenswerten Artikeln nehme ich jederzeit gerne entgegen an botzeit@ohmpage.org

Mars-Rover Spirit muss den Winter überstehen

Posted on 26. Januar 201024. Januar 2020 by Arne

Der Mars-Rover Spirit bleibt wohl an seinem jetzigen Platz. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA schreibt, dass man nur noch wenige Manöver im Kopf hat, um Spirit zu befreien. Man will sich daher nun darauf fokussieren, den Mars-Rover in eine Lage zu bringen, in der er den harten marsianischen Winter überstehen kann.

„Spirit is not dead; it has just entered another phase of its long life,“
said Doug McCuistion, director of the Mars Exploration Program at NASA Headquarters in Washington. „We told the world last year that attempts to set the beloved robot free may not be successful. It looks like Spirit’s current location on Mars will be its final resting place.“ – JPL

Man wird noch einige Manöver ausprobieren, die man in den letzten Monaten in einer extra dafür konstruierten Sandkiste in NASAs Jet Propulsion Laboratory mit einem Doppelgänger von Spirit ersonnen und ausprobiert hatte. Da aber eines der Räder bereits über keinen Antrieb mehr verfügt, schwinden die Chancen, Spirit bis zum im Mai anbrechenden marsianischen Winter freizufahren.

So wie es aktuell aussieht, wird der Mars-Rover also bis zum Ende seiner Tage an dem Ort bleiben, an dem er sich im April 2009 festgefahren hatte. Die Untersuchungen sollen aber auch an diesem Ort weitergehen, wenn es der Rover durch Winter und Frühling schafft. Auch an Ort und Stelle können weitere Dinge untersucht werden. Schließlich weiß man schon jetzt mehr über die Rutschfestigkeit des Marsbodens als man es ohne diese Notlage jemals herausgefunden hätte. Der Rover wird wohl also in Zukunft unfreiwillig die erste Mars-Bodenstation werden.

Der Fokus liegt nun mehr und mehr darauf, den Rover in eine Lage zu bringen, die die Solarzellen in einen geeigneten Winkel stellt, damit er den Winter über genug Energie hält.

„Every bit of energy produced by Spirit’s solar arrays will go into keeping the rover’s critical electronics warm, either by having the electronics on or by turning on essential heaters.“ – JPL

Spirits Bruder/Schwester Opportunity übrigens ist weiterhin mobil und erkundet zur Zeit einen Krater auf dem Mars. Die beiden Rover sind seit dem Januar 2004 auf dem Mars und haben beide für sich alle Erwartungen weit übertroffen und mit ihren sechs Jahren Einsatz bereits jetzt das ursprünglich geplante Ziel, eine 90-tägige Mission, pulverisiert.